[興倫智能課堂] 電解

銅的最主要用途之一是製造電線。然而，銅的導電性與它的純度有密切的關係：銅的純度愈高，它的導電性愈好。從礦石中提取出來的銅 (稱為「原銅」) 含有雜質。雜質的存在會令銅的導電性大大降低。因此，原銅必須進行純化。工業上將銅的純化稱為「銅的精煉」，它是通過電解實現的。

原銅中所含有的雜質，一類是活性高於銅的金屬，如鐵和鋅等；另一類是活性低於銅的金屬，如金、銀和鉑等。在銅的純化過程中，以含有雜質的原銅作為陽極，以一塊高純度的薄銅片作為陰極，並以 \(\ce{CuSO4 (aq)} \) 作為電解質溶液。在工業精煉銅時，還會在溶液中加入硫酸，以增加其導電性。

在接通直流電後，

陽極：因為鐵和鋅等活潑金屬比銅更容易失去電子而形成離子，所以，活潑金屬雜質優先在陽極放電。然後，陽極的銅開始不斷放電，形成銅(II)離子，進入溶液中；而金、銀和鉑等不活潑金屬雜質不會放電，慢慢地沉積到容器的底部。 \[ \begin{align*} \ce{ Fe(s) &-> Fe^2+ (aq) + 2e^- \\} \ce{ Zn(s) &-> Zn^2+ (aq) + 2e^- \\} \ce{ Cu(s) &-> Cu^2+ (aq) + 2e^- } \end{align*} \]
陰極：陰極周圍聚集著溶液中的金屬陽離子和氫離子。與鐵(II)離子、鋅離子和氫離子相比，銅(II)離子是較強的氧化劑，因此，它會優先在陰極上放電，生成銅。 \[\ce{ Cu^2+ (aq) + 2e^- -> Cu(s) } \]
溶液的變化：由於在陽極上，活潑金屬雜質和銅不斷放電，而在陰極上，則只有銅(II)離子放電，因此，溶液中銅(II)離子的濃度逐漸下降。

銅的純化過程相當於，銅逐漸從陽極轉移至陰極。

1. 活潑金屬雜質和銅在陽極上放電，銅(II)離子在陰極上放電。

2. 不活潑金屬雜質不會放電，慢慢地沉積到容器的底部。

3. 銅的純化過程相當於，銅逐漸從陽極轉移至陰極。

銅的純化過程